Transcript Prezentacja
Wyznaczanie współczynnika przewodnictwa cieplnego termoizolacji naziemnych sieci ciepłowniczych RISO 50 Wykonali członkowie koła fizycznego FIZYKOMANIA działającego w Publicznym Gimnazjum Nr 8 w Łodzi: Krystian Bąk Michał Hajdan Wiktor Szadowiak Mateusz Skwarski Charakterystyka materiału izolacyjnego Rodzaj materiału – poliuretan spieniony Gęstość – 20kg/m3 Skuteczność izolacji - = 0,035W/m•K przy 40oC Odporność temperaturowa – do 135oC Opis zestawu pomiarowego Do badań został użyty fragment (15cm długości) izolacji rur prostych o średnicy wewnętrznej 5cm i średnicy zewnętrznej 10,7cm. Badana próbka została zamknięta z dwóch stron poprzez przyklejenie płytek termoizolacyjnych o grubości 4cm (sztywna pianka poliuretanowa) tworząc swoisty rodzaj kalorymetru. W górnej pokrywie kalorymetru zrobiono dwa otwory: -wlewowy do napełniania ciepłą wodą -do wprowadzenia czujnika temperatury wewnętrznej kalorymetru. Do ścianki zewnętrznej przymocowano drugi czujnik do pomiaru temperatury zewnętrznej. Temperaturę mierzono przy użyciu termoelementów. Mierniki pokazują temperaturę mierzoną w ºC. Układ pomiarowy ,,Kalorymetr’’ zrobiony z badanej izolacji Miernik temperatury wewnętrznej Miernik temperatury zewnętrznej termicznej Wykonywano pomiary spadku temperatury wewnątrz kalorymetru (co 3 minuty), kontrolując jednocześnie temperaturę ścianki zewnętrznej. Pomiary L.p. T wew. T zew. t [min] 1 47,5 27 3 … … … … 20 40,7 25 60 Badany „kalorymetr” został wypełniony wodą o temperaturze około 50ºC. W odstępach 3 minutowych mierzono temperatury Twew i Tzew kalorymetru. Wyniki pomiarów ilustruje powyższa tabela. Obliczenia Dla ciała przewodzącego ciepło w warunkach stanu stabilnego, które stanowi przegrodę dla przepływu ciepła ilość przekazywanej energii wyraża się wzorem: Q S T t d Q – ilość ciepła przepływającego przez ciało λ – współczynnik przewodnictwa cieplnego S – pole powierzchni przekroju przez które przepływa ciepło t – czas przepływu ciepła ∆T – różnica temperatur ∆T = Twew - Tzew d – grubość przegrody Współczynnik przewodnictwa cieplnego - Współczynnik przewodnictwa cieplnego wyznaczamy z poprzedniej zależności : W t S T m K Q d λ – współczynnik przewodnictwa cieplnego Q – ilość ciepła przepływającego przez ciało S – pole powierzchni przekroju przez które przepływa ciepło t – czas przepływu ciepła ∆T – różnica temperatur d – grubość przegrody Obliczanie ilości ciepła Q przenikającego przez ścianki „kalorymetru” Q mw cw T1 J mw - masa wody w kalorymetrze Cw - ciepło właściwe wody ∆T1 - spadek temperatury wewnętrznej w okresie między dwoma pomiarami Czas pomiaru t = 60 minut ∆T1 = 46,5˚C – 39,7 ˚C = 6,8 ˚C Q 0,282kg 4200 6,8C 7580J kgC Obliczanie pola przekroju przez które przepływa ciepło S = Sb + Sp h Sb – powierzchnia ścian bocznych Sp – powierzchnia podstaw Rwew = 0,025m Rzew = 0,054m Rśr ≈ 0,04m Sb 2Rśr h 2 3,14 0,04m 0,15m 0,037m S p 2R 2 wew 2 3,14 0,025m 0,004m 2 2 S Sb S p 0,037m 0,004m 0,041m 2 2 2 2 Obliczanie współczynnika przewodnictwa cieplnego badanej próbki d= Rzew-Rwew=0,029m Tw1=47,5ºC-27ºC=20,5ºC Tw2=40,5ºC-25ºC=15,5ºC Tśr= (20,5ºC+ 15,5ºC)/2=18ºC Q=7580J S=0,041m2 t=3600s Q t d S Tśr 7580 J 0,029 m 3600 s 0,041m 2 18C 0,0819 W mK Obliczanie niepewności pomiarów Dziękujemy za uwagę